过去的十年间，手机行业经历了从2G/2.5G到3G，再到4G两次重大产业升级。在4G普及过程中，“五模十三频”、“五模十七频”等概念成为手机厂商重要的宣传热点。它不但体现了智能手机兼容不同通信制式的能力，也是手机通信性能的核心竞争力指标。这其中，射频前端模块(RFFEM)作为核心组件，扮演着极为重要的“幕后英雄”角色。
射频前端模块主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等。根据Mobile Expert的预测，2015年至2020年，全球用于移动通信终端的射频前端市场年复合增长率(CAGR)将达到13%，到2020年，市场规模可达180亿美元。
射频前端在多模多频终端中发挥着核心作用
射频复杂性驱动平台集成
伴随4G时代而来的，是手机使用频段和对射频前端器件(滤波器/双工器/四工器，甚至六工器)需求的指数级增长。下图展示了这一发展趋势。可以看出，4G早期的多模芯片包含16个频段，进入全球全网通时代后增加到49个，3GPP新增加出来的600MHz频段其编号已经达到了71。如果再考虑将要纳入5G的毫米波频段，那么频段数量还会增加得更多。载波聚合也是一样。2015年载波聚合刚刚推出时，约有200种组合。从最开始的2载波，逐步增加到现在的3-4载波，乃至即将出现的5载波，预计2017年将会提出超过1000个频段配置的需求。
射频复杂性驱动平台集成
“2015年，一款顶级智能手机中大概需要50个滤波器，用以支持15个频段。而到2020年，我们预计一款顶级智能手机中将包含约100个滤波器，以支持30-40个频段。这带来了对滤波器的大量需求。”Qualcomm产品市场资深经理王健说。
2016年1月12日，Qualcomm宣布与TDK成立RF360控股新加坡有限公司，Qualcomm Global Trading PTE. Ltd. (QGT)占股51%、EPCOS AG(爱普科斯)占股49%。新公司将拥有包括表面声波(SAW)、温度补偿表面声波(TC-SAW)和体声波(BAW)在内的一系列全面的滤波器和滤波技术。此外，RF360控股公司还将提供包括CMOS、SOI与GaAs功率放大器、广泛的开关产品组合、天线调谐、低噪声放大器(LNA)以及业界领先的包络追踪解决方案。
王健表示，之所以选择与TDK进行合作，一是看中了TDK所拥有的全线滤波器和功率放大器产品。另一方面，随着射频前端解决方案的复杂度越来越高，封装技术的重要性越发被工业界认可。以手机射频前端为例，随着整体架构复杂度不断上升，为满足小型化的要求，需要将功率放大器、滤波器和Switch开关电路集成为一颗芯片。然而，它们各自通常采用不同工艺制造，多种工艺技术的应用使得它们的集成严重依赖以SiP模块(PAMiD)为代表的先进封装技术，TDK在该领域也具有极强的竞争优势。目前，PAMiD已经集成了天线开关、功率放大器、多工器与滤波器，而最新的趋势是再将低噪放大器也集成进去。
亲自出马做射频前端，所为何来？
今年2月，Qualcomm宣布其RF360射频前端产品系列最新增加首批砷化镓(GaAs)功率放大器模组(QPA5460、QPA5461、QPA4360和QPA4361)，以及下一代TruSignal天线性能增强解决方案(QAT35xx)。与骁龙800系列采用第三方PA的做法不同，在即将上市的骁龙660/630平台中，高通采用了全套自己的射频前端器件。高通为什么一定要亲自出马做高集成度射频前端模块呢？是不满意第三方的产品性能，还是另有所图？
众所周知，第三方射频前端芯片公司Skyworks、Broadcom、Qorvo和Muruta，近几年均通过内部研发或外部并购，完成了PA、Switch、Duplexer、Filter全产品线布局，并且推出了高集成度产品的独立品牌，例如Qorvo的RF Fusion、RF Flex，Skyworks的SkyOne等。
但在王健看来，拥有自己的调制解调器(modem)，这是高通与第三方射频元器件厂商相比所拥有的非常重要的差异化优势。“第三方仅仅拥有一个或几个简单的射频元器件，只能独立地工作实现一些硬件上的功能。但有些技术，比如包络追踪(Envelope Tracking)、TruSignal天线信号增强等，必须要与高通的Modem平台紧密配合才能实现最好的性能。”
以TruSignal天线增强为例，该技术可实现三部分的功能：1.解决“死亡之握”的分集天线切换；2.除了功率放大器和与其配套的供电模块，另一个能实实在在地巨大提升用户体验的功能模块是天线调谐器(Antenna Tuner)系统。目前高通可同时提供孔径天线调谐器(Aperture Tuner)和闭环阻抗天线调谐器(Close Loop Impedance Tuner)，可以很大程度上解决类似“死亡之握”带来的天线效率低下导致“伫立风雨中，就是打不通”的问题；3.通过增加分集来提升接收性能与下行速率的高阶分集接收。
“我们的modem与这些器件一起配合，以实现一个自适应的调谐系统。它能够帮助优化不同场景下的天线性能。这并不是一个简单的切换频率，在不同频段下进行调谐的处理，而是要能够识别不同的场景，并在不同的场景下去优化天线性能。要做到这一点，这些技术就必须和modem配合，否则是无法实现的。”王健说。
支持载波聚合的TruSignal天线增强技术
下图介绍了包络追踪的原理。图中蓝色曲线就是给PA供电的电压，平均功率追踪(APT)是在一段时间内提供一个固定的电压，而包络追踪是指给PA供电的电压随着射频信号的包络来调整，只有通过与MODEM协调工作，才能达到最大的省电效果，
高通方面提供的实测数据显示，与APT相比，ET能效提升可达到30%。它能够给客户带来的好处主要有三点：第一是给PA省电，第二是能提升PA的输出功率，第三是解决了PA的发热问题。这得益于与其配套的、可以让PA工作在压缩模式(即非线性区)的数字预失真技术(DPD)。王健认为，尽管市场上也有其它家的产品号称支持ET技术，然而由于它们用不上高通基带处理器里的DPD，所以在做ET时这些PA并非工作在压缩模式，省电的本领自然也就差了一截。
包络追踪支持高能效表现
高功率用户设备也与包络跟踪技术紧密相关，在未来会是使用越来越广泛的应用场景。与普通的用户设备相比，HPUE的传导功率可以提升3db，比如普通的传导功率是23db，HPUE就要到26db。在PA最大功率情况下，提升1db，PA的输出电流就会大很多，所以这时如果采用包络追踪技术，效果就会非常明显。另外，HPUE场景需要很大的PA输出功率，这对PA的设计带来非常大的挑战。Qualcomm的ET解决方案本身能够使PA工作在饱和状态下，PA的输出功率在增加了ET支持后还能够得到提高。这两方面对于HPUE都是有至关重要的作用，而ET是必须与高通的平台配合使用的。
高功率用户设备也与包络跟踪技术紧密相关
海通证券研究所的研究报告显示，目前，高端4G智能手机中射频前端模块的价格合计已经达到16.25美元，中高端4G产品也有7.25美元。相比2G手机的0.80美元和3G手机的3.25美元，射频前端模块的单位产值有了几倍、几十倍的提高。手机处理器主芯片厂商切入射频PA领域，可以理解为是其在主营业务竞争激烈，毛利率出现下滑局面下的横向扩张，主要看中射频前端芯片较强的盈利能力。
尽管王健表示，目前在高通平台的参考设计方案中，并没有强制性的要求客户采用高通的全套射频前端器件。但这一表态其实并不能排除高通今后是否会鼓励平台方案客户使用自家PA产品的可能性，未来这一趋势未来会对Qorvo、Avago、Skyworks、Vanchip等独立PA供应商产生何种影响，也需拭目以待。
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